JPH09312436A - 光半導体素子 - Google Patents
光半導体素子Info
- Publication number
- JPH09312436A JPH09312436A JP12887996A JP12887996A JPH09312436A JP H09312436 A JPH09312436 A JP H09312436A JP 12887996 A JP12887996 A JP 12887996A JP 12887996 A JP12887996 A JP 12887996A JP H09312436 A JPH09312436 A JP H09312436A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- layer
- semiconductor laser
- optical
- photodetector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザ発振部の発光特性を向上させ
た、半導体レーザ発振部とそのレーザ光をモニターする
ための光検出部をモノシリックに集積した光半導体素子
を提供する。 【解決手段】 同一の半導体積層構造１６からなる、半
導体レーザ発振部１０とそのレーザ光をモニターするた
めの光検出部２０をモノシリックに集積した光半導体素
子において、前記半導体レーザ発振部１０の反射鏡３０
は、前記半導体レーザ発振部１０と前記光検出部２０の
間に設けた、前記半導体積層構造１６の断面を表面とす
る半導体層３１と、該半導体層３１よりも屈折率が低い
空気層３２とから構成されている。
た、半導体レーザ発振部とそのレーザ光をモニターする
ための光検出部をモノシリックに集積した光半導体素子
を提供する。 【解決手段】 同一の半導体積層構造１６からなる、半
導体レーザ発振部１０とそのレーザ光をモニターするた
めの光検出部２０をモノシリックに集積した光半導体素
子において、前記半導体レーザ発振部１０の反射鏡３０
は、前記半導体レーザ発振部１０と前記光検出部２０の
間に設けた、前記半導体積層構造１６の断面を表面とす
る半導体層３１と、該半導体層３１よりも屈折率が低い
空気層３２とから構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ発振
部とそのレーザ光をモニターするための光検出部をモノ
シリックに集積した光半導体素子に関する。
部とそのレーザ光をモニターするための光検出部をモノ
シリックに集積した光半導体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信用光源などに用いられるレーザモ
ジュールは、半導体レーザ素子と、その安定駆動を目的
としてレーザ光をモニターする光検出器を内蔵してい
る。最近になり、半導体レーザ発振部とそのレーザ光を
モニターするための光検出部をモノシリックに集積した
光半導体素子が用いられるようになった。この光半導体
素子は、例えば図４に示すような構造をしている。図
中、１は半導体レーザ発振部、２は活性層、３ａ1 、３
ａ2 はへき開面、３ｂ1 、３ｂ2 はドライエッチングに
より形成された反射鏡面、４は光検出部、５は光吸収層
である。このような構造では、光検出部４が半導体レー
ザ発振部１とモノシリックに集積されているため、光軸
合わせが不要である。また、光検出部４を半導体レーザ
発振部１に近接させることができるので、光検出部４の
光検出電流が大きくなるという利点がある。
ジュールは、半導体レーザ素子と、その安定駆動を目的
としてレーザ光をモニターする光検出器を内蔵してい
る。最近になり、半導体レーザ発振部とそのレーザ光を
モニターするための光検出部をモノシリックに集積した
光半導体素子が用いられるようになった。この光半導体
素子は、例えば図４に示すような構造をしている。図
中、１は半導体レーザ発振部、２は活性層、３ａ1 、３
ａ2 はへき開面、３ｂ1 、３ｂ2 はドライエッチングに
より形成された反射鏡面、４は光検出部、５は光吸収層
である。このような構造では、光検出部４が半導体レー
ザ発振部１とモノシリックに集積されているため、光軸
合わせが不要である。また、光検出部４を半導体レーザ
発振部１に近接させることができるので、光検出部４の
光検出電流が大きくなるという利点がある。
【０００３】ところで、半導体レーザの発振特性は、共
振器長と端面反射率で定まる反射鏡損失に大きく依存す
る。言い換えると、良好な特性を得るためには、共振器
端面（図４における３ｂ1 ）に高反射膜（例えば、Ｓｉ
Ｏ2 とα−Ｓｉの多層誘電体膜）をコーティングする必
要がある。
振器長と端面反射率で定まる反射鏡損失に大きく依存す
る。言い換えると、良好な特性を得るためには、共振器
端面（図４における３ｂ1 ）に高反射膜（例えば、Ｓｉ
Ｏ2 とα−Ｓｉの多層誘電体膜）をコーティングする必
要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
光半導体素子においては、半導体レーザ発振部１の出射
側と反対側の端面（光検出部４に面する反射鏡面３
ｂ1 ）に高反射膜を形成することが困難であるという問
題があり、そのため、活性層の特性を十分に引き出すこ
とができなかった。
光半導体素子においては、半導体レーザ発振部１の出射
側と反対側の端面（光検出部４に面する反射鏡面３
ｂ1 ）に高反射膜を形成することが困難であるという問
題があり、そのため、活性層の特性を十分に引き出すこ
とができなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決すべくなされたもので、半導体基板上に半導体レーザ
発振部とそのレーザ光をモニターするための光検出部を
モノシリックに集積した光半導体素子において、前記半
導体レーザ発振部と前記光検出部の間には、前記半導体
積層構造の断面を表面とする半導体層と、該半導体層よ
りも屈折率が低い低屈折率層とから構成される反射鏡が
設けられていることを特徴とするものである。
決すべくなされたもので、半導体基板上に半導体レーザ
発振部とそのレーザ光をモニターするための光検出部を
モノシリックに集積した光半導体素子において、前記半
導体レーザ発振部と前記光検出部の間には、前記半導体
積層構造の断面を表面とする半導体層と、該半導体層よ
りも屈折率が低い低屈折率層とから構成される反射鏡が
設けられていることを特徴とするものである。
【０００６】上述の構造の光半導体素子では、半導体レ
ーザ発振部と光検出部を構成する半導体積層構造をエッ
チングすることにより、前記半導体積層構造の断面を表
面とする半導体層を容易に形成することができる。従っ
て、この半導体層と、この半導体層よりも屈折率が低い
低屈折率層（例えば空気層）により、高反射鏡を形成す
ることができるので、活性層の特性を十分に引き出すこ
とができる。
ーザ発振部と光検出部を構成する半導体積層構造をエッ
チングすることにより、前記半導体積層構造の断面を表
面とする半導体層を容易に形成することができる。従っ
て、この半導体層と、この半導体層よりも屈折率が低い
低屈折率層（例えば空気層）により、高反射鏡を形成す
ることができるので、活性層の特性を十分に引き出すこ
とができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる光
半導体素子の一実施形態の断面図である。図中、１０は
半導体レーザ発振部、２０は光検出部、３０は反射鏡で
ある。半導体レーザ発振部１０は、ＩｎＰ基板１１上に
ＩｎＰクラッド層１２ａ、多重歪量子井戸層からなる発
振波長１．３μｍの活性層１３ａ、ＩｎＰクラッド層１
４ａ、ＧａＩｎＡｓコンタクト層１５ａが順次積層され
て形成されている。活性層１３ａを構成する多重量子井
戸層は、６層の厚さ４ｎｍ、１．０％圧縮歪みＧａＩｎ
ＡｓＰ井戸層と、ＩｎＰ基板１１に格子整合する厚さ１
０ｎｍ、バンドギャップ波長１．１μｍのＧａＩｎＡｓ
Ｐ障壁層とからなる。また、光検出部２０は、半導体レ
ーザ発振部１０と同じ半導体積層構造１６からなり、光
吸収層１３ｂは、活性層１３ａと同一の歪量子井戸層か
らなる。さらに、反射鏡３０は、半導体レーザ発振部１
０と光検出部２０との間の３．７５μｍの間隙の中央部
に、幅０．５μｍの半導体積層構造１６からなる半導体
層３１を設けて、高反射層の半導体層３１と低反射層の
空気層３２とから構成されている。従って、半導体レー
ザ発振部１０と半導体壁３１の間の空隙、および光検出
部２０と半導体層３１の間の空隙は、いずれも１．６２
５μｍ幅である。
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる光
半導体素子の一実施形態の断面図である。図中、１０は
半導体レーザ発振部、２０は光検出部、３０は反射鏡で
ある。半導体レーザ発振部１０は、ＩｎＰ基板１１上に
ＩｎＰクラッド層１２ａ、多重歪量子井戸層からなる発
振波長１．３μｍの活性層１３ａ、ＩｎＰクラッド層１
４ａ、ＧａＩｎＡｓコンタクト層１５ａが順次積層され
て形成されている。活性層１３ａを構成する多重量子井
戸層は、６層の厚さ４ｎｍ、１．０％圧縮歪みＧａＩｎ
ＡｓＰ井戸層と、ＩｎＰ基板１１に格子整合する厚さ１
０ｎｍ、バンドギャップ波長１．１μｍのＧａＩｎＡｓ
Ｐ障壁層とからなる。また、光検出部２０は、半導体レ
ーザ発振部１０と同じ半導体積層構造１６からなり、光
吸収層１３ｂは、活性層１３ａと同一の歪量子井戸層か
らなる。さらに、反射鏡３０は、半導体レーザ発振部１
０と光検出部２０との間の３．７５μｍの間隙の中央部
に、幅０．５μｍの半導体積層構造１６からなる半導体
層３１を設けて、高反射層の半導体層３１と低反射層の
空気層３２とから構成されている。従って、半導体レー
ザ発振部１０と半導体壁３１の間の空隙、および光検出
部２０と半導体層３１の間の空隙は、いずれも１．６２
５μｍ幅である。
【０００８】上記光半導体素子の作製工程を図２を用い
て説明する。その工程は以下の通りである。即ち、 １）先ず、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、
ＩｎＰ基板１１上にＩｎＰ層１２、多重歪量子井戸層１
３、ＩｎＰ層１４、ＧａＩｎＡｓ層１５を順次積層する
（図２（ａ））。 ２）次いで、ＰＣＶＤ法により、ＧａＩｎＡｓ層１５上
にＳｉＮからなる厚さ５０ｎｍの誘電体膜１７を形成す
る。その後、レジスト１８を形成して、電子ビーム露光
により、半導体レーザ発振部領域１０ａ、光検出部領域
２０ａおよび反射鏡領域３０ａの半導体層領域３１ａ以
外のレジスト１８を除去する。ここで、半導体レーザ発
振部領域１０ａと光検出部領域２０ａとの間隔を３．７
５μｍとし、その間隙の中央に巾０．５μｍの半導体層
領域３１ａを設けて、反射鏡領域３０ａとする。従っ
て、半導体レーザ発振部領域１０ａと半導体層領域３１
ａの間の空隙の幅、および光検出部２０ａと半導体層領
域３１ａの間の空隙の幅は、いずれも１．６２５μｍで
ある。この間隔は波長λ＝１．３μｍのレーザ光に対し
て５λ／４に相当する。 ３）次いで、レジスト１８をマスクにし、ＳＦ6 をエッ
チングガスとして、反応性イオンエッチングにより誘電
体膜１７を除去する（図２（ｂ））。 ４）次いで、誘電体膜１７をマスクにし、酒石酸系のエ
ッチャントでＧａＩｎＡｓ層１５をエッチングする。そ
の後、ＧａＩｎＡｓ層１５をマスクにし、塩酸系のエッ
チャントでＩｎＰ層１４をエッチングする。このエッチ
ングは、多重歪量子井戸層１３で自動的に停止する。次
いで、硫酸系のエッチャントで多重歪量子井戸層１３を
エッチングする。以下、同様にＩｎＰクラッド層１２を
エッチングして、図１に示す断面構造を形成する。
て説明する。その工程は以下の通りである。即ち、 １）先ず、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、
ＩｎＰ基板１１上にＩｎＰ層１２、多重歪量子井戸層１
３、ＩｎＰ層１４、ＧａＩｎＡｓ層１５を順次積層する
（図２（ａ））。 ２）次いで、ＰＣＶＤ法により、ＧａＩｎＡｓ層１５上
にＳｉＮからなる厚さ５０ｎｍの誘電体膜１７を形成す
る。その後、レジスト１８を形成して、電子ビーム露光
により、半導体レーザ発振部領域１０ａ、光検出部領域
２０ａおよび反射鏡領域３０ａの半導体層領域３１ａ以
外のレジスト１８を除去する。ここで、半導体レーザ発
振部領域１０ａと光検出部領域２０ａとの間隔を３．７
５μｍとし、その間隙の中央に巾０．５μｍの半導体層
領域３１ａを設けて、反射鏡領域３０ａとする。従っ
て、半導体レーザ発振部領域１０ａと半導体層領域３１
ａの間の空隙の幅、および光検出部２０ａと半導体層領
域３１ａの間の空隙の幅は、いずれも１．６２５μｍで
ある。この間隔は波長λ＝１．３μｍのレーザ光に対し
て５λ／４に相当する。 ３）次いで、レジスト１８をマスクにし、ＳＦ6 をエッ
チングガスとして、反応性イオンエッチングにより誘電
体膜１７を除去する（図２（ｂ））。 ４）次いで、誘電体膜１７をマスクにし、酒石酸系のエ
ッチャントでＧａＩｎＡｓ層１５をエッチングする。そ
の後、ＧａＩｎＡｓ層１５をマスクにし、塩酸系のエッ
チャントでＩｎＰ層１４をエッチングする。このエッチ
ングは、多重歪量子井戸層１３で自動的に停止する。次
いで、硫酸系のエッチャントで多重歪量子井戸層１３を
エッチングする。以下、同様にＩｎＰクラッド層１２を
エッチングして、図１に示す断面構造を形成する。
【０００９】このようにして形成した反射鏡３０の波長
と反射率の関係を測定した。その結果を図３に示す。図
３からわかるように、この反射鏡３０は波長１．３μｍ
において、約８０％の反射率を有している。
と反射率の関係を測定した。その結果を図３に示す。図
３からわかるように、この反射鏡３０は波長１．３μｍ
において、約８０％の反射率を有している。
【００１０】上記実施形態において、活性層１３ａの幅
を１．５μｍ、共振器長を３００μｍとした埋め込み型
の半導体レーザ発振部とすると、しきい値電流は、５ｍ
Ａ（２５℃）、２０ｍＡ（８５℃）であり、光検出電流
は１ｍＡ（５ｍＷのレーザ出力に対して）であった。一
方、同一の半導体積層構造で、反射鏡をへき開面で構成
した従来例では、しきい値電流は、１５ｍＡ（２５
℃）、５０ｍＡ（８５℃）であった。なお、光検出電流
は、上記実施形態と同一であった。上述のように、本発
明の実施形態では、従来例に比較して、光検出電流を低
下させることなく、しきい値電流を低下させることがで
き、発光特性を向上させることができる。なお、上記実
施形態は本発明を具体化した一例であって、本願発明の
技術的範囲を限定するものではない。例えば、反射鏡３
０の空気層３２はポリイミドなどで埋めてもよい。但
し、ポリイミドで低反射層を構成した場合には、屈折率
の変化により光学距離が変化しないように、低反射層の
幅を狭くする。
を１．５μｍ、共振器長を３００μｍとした埋め込み型
の半導体レーザ発振部とすると、しきい値電流は、５ｍ
Ａ（２５℃）、２０ｍＡ（８５℃）であり、光検出電流
は１ｍＡ（５ｍＷのレーザ出力に対して）であった。一
方、同一の半導体積層構造で、反射鏡をへき開面で構成
した従来例では、しきい値電流は、１５ｍＡ（２５
℃）、５０ｍＡ（８５℃）であった。なお、光検出電流
は、上記実施形態と同一であった。上述のように、本発
明の実施形態では、従来例に比較して、光検出電流を低
下させることなく、しきい値電流を低下させることがで
き、発光特性を向上させることができる。なお、上記実
施形態は本発明を具体化した一例であって、本願発明の
技術的範囲を限定するものではない。例えば、反射鏡３
０の空気層３２はポリイミドなどで埋めてもよい。但
し、ポリイミドで低反射層を構成した場合には、屈折率
の変化により光学距離が変化しないように、低反射層の
幅を狭くする。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体レーザ発振部と光検出部の間に容易に反射鏡を設け
ることができるという優れた効果がある。
導体レーザ発振部と光検出部の間に容易に反射鏡を設け
ることができるという優れた効果がある。
【図１】本発明にかかる光半導体素子の一実施形態の断
面図である。
面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、上記光半導体素子
の作製工程の説明図である。
の作製工程の説明図である。
【図３】上記光半導体素子の反射鏡の波長と反射率の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図４】従来の光半導体素子の断面図である。
１０ 半導体レーザ発振部 １０ａ 半導体レーザ発振部領域 １１ ＩｎＰ基板 １２、１４ ＩｎＰ層 １２ａ、１４ａ ＩｎＰクラッド層 １３ 多重歪量子井戸層 １３ａ 活性層 １３ｂ 光吸収層 １５ ＧａＩｎＡｓ層 １５ａ ＧａＩｎＡｓコンタクト層 １６ 半導体積層構造 １７ 誘電体膜 １８ レジスト ２０ 光検出部 ２０ａ 光検出部領域 ３０ 反射鏡 ３０ａ 反射鏡領域 ３１ 半導体層 ３１ａ 半導体層領域 ３２ 空気層
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板上に半導体レーザ発振部とそ
のレーザ光をモニターするための光検出部をモノシリッ
クに集積した光半導体素子において、前記半導体レーザ
発振部と前記光検出部の間には、前記半導体積層構造の
断面を表面とする半導体層と、該半導体層よりも屈折率
が低い低屈折率層とから構成される反射鏡が設けられて
いることを特徴とする光半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12887996A JPH09312436A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 光半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12887996A JPH09312436A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 光半導体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09312436A true JPH09312436A (ja) | 1997-12-02 |
Family
ID=14995620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12887996A Pending JPH09312436A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 光半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09312436A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002111129A (ja) * | 2000-10-02 | 2002-04-12 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体光素子 |
| JP2011003591A (ja) * | 2009-06-16 | 2011-01-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 波長ロッカー集積型半導体レーザ素子 |
| JP2011049317A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ装置 |
-
1996
- 1996-05-24 JP JP12887996A patent/JPH09312436A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002111129A (ja) * | 2000-10-02 | 2002-04-12 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体光素子 |
| JP2011003591A (ja) * | 2009-06-16 | 2011-01-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 波長ロッカー集積型半導体レーザ素子 |
| JP2011049317A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4464762A (en) | Monolithically integrated distributed Bragg reflector laser | |
| JPH1012959A (ja) | 半導体発光素子、発光素子モジュールおよび半導体発光素子の製造方法 | |
| JPH08211342A (ja) | 半導体光機能素子 | |
| WO2007040108A1 (ja) | 半導体光素子および半導体光素子を搭載した外部共振レーザ | |
| JP4634010B2 (ja) | 半導体光素子 | |
| US5438208A (en) | Mirror coupled monolithic laser diode and photodetector | |
| JPH10125989A (ja) | 光集積素子 | |
| JPH0468798B2 (ja) | ||
| US6842472B1 (en) | Semiconductor laser element and electronic device using the same | |
| JPH09312436A (ja) | 光半導体素子 | |
| JP2001284712A (ja) | 分布帰還リッジ型半導体レーザ | |
| WO2022105883A1 (zh) | 窄线宽激光器 | |
| JP3243772B2 (ja) | 面発光半導体レーザ | |
| JP2002323629A (ja) | 光導波路素子および半導体レーザ装置 | |
| WO2001080385A1 (fr) | Laser a cavite de resonance adoptant la forme d'un triangle equilateral dont la sortie a une orientation definie | |
| JP5374196B2 (ja) | 半導体光素子 | |
| JP2002217446A (ja) | 光半導体集積素子及びその製造方法 | |
| JP2514096B2 (ja) | 半導体レ―ザ装置とその製造方法 | |
| WO2016167071A1 (ja) | グレーティング素子および外部共振器型発光装置 | |
| JPS63228790A (ja) | 半導体発光装置およびその製造方法 | |
| JP2000101146A (ja) | 発光素子モジュール | |
| JPH065984A (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JPH09214047A (ja) | 面発光半導体レーザ | |
| JP2752061B2 (ja) | 量子井戸型半導体レーザ | |
| JP2000312050A (ja) | 面発光半導体レーザ素子 |